全断面帷幕注浆.doc

3.1)隧道全断面超前(帷幕)预注浆施工工艺
超前全断面帷幕注浆施工工艺流程见图11-3-18“隧道全断面帷幕预注浆施工工艺流程图”。

测量放线、标注钻孔位置
钻机就位固定
钻固定孔口的锚杆孔
开 孔
安设孔口管
采取前进式分段注浆
配置浆液
钻孔注浆至设计深度
钻孔检查注浆效果
是否符合注浆结束标准
配置浆液
否

结束钻孔注浆
是
施工准备
止浆墙施工
超前地质预报
注浆台车就位

超前帷幕预注浆施工工艺流程图
3.2.2)钻孔注浆施工方法
3.2.2.1)止浆墙施工
(1)止浆墙的设置要求:当超前地质预报预测出工作面前方水压较大或围岩破碎，需要进行全断面帷幕注浆时，为防止承压水和受压浆液从工作面漏出，并保证能用最大的注浆压力把浆液注入含水层的裂隙中，使之沿裂隙有效地扩散，在工作面设置2米厚止浆墙。
(2)止浆墙施工基面清理:在准备施工止浆墙的预定位置清理围岩，把隧道周边破碎岩石、浮碴清理干净，尤其是底板，要清理到硬底。用风镐向周边围岩开挖沟槽，深度1.0～1.2m。当围岩破碎，虚碴很深或节理裂隙发育、导水性强时，可用风钻向岩体深处打注浆孔，埋设的注浆管，用早强水泥加固周边岩体。然后再开挖沟槽，使之符合止水墙的要求。
(3)浇筑止浆墙:浇筑材料选用P.O4.25普通硅酸盐水泥、中砂和粗石子。当突水点位置较小止水墙体积受到限制时，可在止浆墙体内架设钢筋，增加强度，减少体积，浇筑过程中要求边浇混凝土边振动捣实，使墙体与围岩充分结合，薄弱环节预埋注浆管，墙体浇筑完毕，通过预埋注浆管注CS双液浆或者早强水泥，加固墙体。
(4)止浆墙外侧隧道围岩的加固:止浆墙浇筑完毕，待混凝土强度达到设计值75%以后时才能注浆，为保证注浆加固和堵水的成功，在等强期间，还要对止浆墙体附近一定范围内的隧道围岩进行加固，加固范围视围岩体裂隙发育情况而定，一般两侧各15～20m。在此范围内，每2～3m划分一个断面，每断面在隧道周边布置7～12个注浆孔，用风钻打眼造孔，直径为Φ42mm的注浆管，用双液浆或者早强水泥加固围岩。

3.2.2.2)钻孔注浆施工
(1)施工准备:钻孔前按照设计及钻机所在位置，计算出各钻孔在工作面上的坐标，放样出注浆孔的准确位置，开孔前保持钻机前端中点与掌子面钻孔位于同一轴线上，固定钻机，保证钻杆中心线与设计注浆孔中心线相吻合，钻机安装应平整稳固，在钻孔过程中也应检查校正钻杆方向。超前注浆孔的孔底偏差应不大于孔深的1/40孔深，固结注浆和注浆检查孔的孔底偏差应不大于孔深的1/80孔深，其它各类钻孔的孔底偏差应小于1/60孔深。
(2)开孔:钻机采用低压力、慢钻速，采用Φ120钻头开孔，钻深3m，退出钻杆。
(3)孔口管安装:钻孔3m后安装孔口管，孔口管是一端焊有法兰盘的钢管，长度根据需要确定，一般为2m。孔口管的作用：安装压力器；测量钻孔出水压力及涌水量；安装注浆栓塞；出现孔口涌水时及时关闭。孔口管安装及防突装置示意图见图 “孔口管卡盘盘根式防突装置示意图”。
①孔口管的安装范围：全部注浆钻孔孔口。
②孔口管的安装方法：安设孔口管前，先在钢管上缠绕麻丝，用钻机强力推入孔中并用膨胀螺栓加固，以免测量水压或注浆时钢管冲出孔外，影响注浆和危及人身安全。
③所有钻孔均应采用湿钻法钻孔：钻进过程中如遇特殊情况，则应分析原因后会同有关单位共同制定处理方案，若钻进中钻孔遭堵塞，则应重钻。
若涌水量及涌水压力较大时，在出水孔附近2～4m范围内钻1～2个分流孔，以减少涌水压力，方便注浆或直接注浆后再钻进。

孔口管卡盘盘根式防突装置示意图
④钻孔过程检查和钻孔保护：所有钻孔都必须检查设计孔深并在钻孔过程中详细记录孔位、孔深、水压、出水量等，经监理工程师检查后开始进一步钻孔或进行注浆。对所有钻孔，均应妥加保护，直到验收合格开始注浆为止。
⑤钻孔冲洗和压水试验：一般情况下，超前注浆孔不需要清洗，对涌泥的超前注浆孔也不宜清洗，应根据现场情况会同监理后再采取相应措施。
冲洗一般采取风水联合冲洗或用导管通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗；裂隙冲洗方法根据不同地质条件，通过现场试验确定。
压水试验应在裂隙冲洗后进行，采用“简易压水”、“单点法”、“五点法”进行压水试验。
简易压水试验应在裂隙冲洗后进行，压力为80％的注浆压力，该值若超过1Mpa时，采用1Mpa；压水20min，每隔5min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。单点法、五点法试验和基岩固结注浆检查孔的试验按规范(DL/T5148-2001)相应要求执行，其中检查孔的数量应不少于注浆总孔数的5％。
(4)制浆:施工前应对不同水灰比、不同掺和料和不同外加剂的浆液进行下列项目的试验：
浆液配制程序及拌制时间；
浆液密度或比重测定；
浆液流动性或流变参数；
浆液的沉淀稳定性；
浆液的凝结时间，包括初凝和终凝时间；
浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性。
一般情况下，制浆参数如下：
水泥-水玻璃双液浆：水泥浆与水玻璃浆液体积比1:0.5，凝胶时间1～3分钟。并加入缓凝剂及速凝剂来调整凝胶时间，可调范围为十几秒到几十分钟。
双液浆的配制：水泥浆的配制同上，水玻璃浆的配制在搅拌桶内加一定量的清水，再放入一定量的浓水玻璃，搅拌均匀即可。两种浆液通过注浆机在混合器处混合后进入地层。
为保证浆液质量，制浆材料准确计量，水泥、缓凝剂、速凝剂等固相材料采用重量称量法，水、水玻璃采用体积称量法。其中水、水泥、水玻璃称量误差不应大于2%，外加剂称量误差不应大于1%。
严格按顺序加料，有外加剂的浆液中，外加剂未完全溶解，不得加入水泥。搅拌时不得将绳头、纸片等杂物带入搅拌机内，搅拌后的浆液必须经筛网过滤后方可进入注浆机。掺有缓凝剂的水泥浆必须在30分钟内用完。
各类浆液必须搅拌均匀，测定浆液密度和黏滞度等参数，并做好记录。
纯水泥浆液的搅拌时间，30s～3min，浆液通过二级搅拌桶时过筛，从开始制备至用完的时间小于4小时。
拌制超细水泥浆液时，应加入减水剂和采用高速搅拌机，高速搅拌机搅拌转速应大于1200r/min，搅拌时间应通过试验现场确定。细水泥浆液的搅拌，从制备至用完的时间宜小于2h。确保浆液的良好性能。
(5)钻孔注浆:采用前进式分段注浆，安设孔口管的孔位采用Φ90mm钻头成孔，注浆孔前段安设Φ108mm套管，1＃～151＃孔套管长3米。套管段采用Φ120mm钻头成孔，后续注浆段采用Φ90mm钻头成孔。
通过孔口管钻进3～10m后，停止钻孔，进行注浆施工，之后每钻进5～7m，再注浆，如此循环下去，直至完成该孔的钻孔及注浆施工。注浆方式示意图见“前进式注浆方式示意图”。

前进式注浆方式示意图
注浆顺序:从外圈向里圈注浆。每环注浆孔先施工奇数编号注浆孔，然后施工偶数编号注浆孔同时作为检查孔，如果不能达到标准，则另设检查孔。
注浆结束标准:注浆结束标准以定压和定量为主，注浆压力达到设计终压，并且注浆速度小于5L/min超过20min时，即可结束本孔注浆。当注浆过程中长时间压力不上升，并且达到设计注浆量时，应缩短浆液的凝胶时间，并采取间歇注浆措施，控制注浆量。当设计孔全部达到结束标准并注浆效果检查合格时，即可结束本循环注浆。
3.3)注浆效果检查
注浆效果检查采用钻孔检查法，根据注浆状况，确定检查孔位置。对检查孔进行钻孔检查，检查孔钻深为开挖段长度以内并预留3m段。根据检查孔涌水量来决定是否须补设注浆孔。如果每孔每延米涌水量大于0.15L/min或局部孔涌水量大于3L/min的追加钻孔注浆，再次压注直到达到设计要求为止。
3.4)人员、设备配套和预注浆进度安排
永龙隧道是一条大断面的公路隧道。该隧道注浆堵水规模大，施工组织成立专业化注浆作业班组，钻孔注浆的机械配置数量充足，机械性能优、功效高。
3.4.1）注浆施工人员安排
成立钻孔注浆作业队，具体人员配备及职责分工见表11-3-4“隧道钻孔注浆作业队人员配置及职责分工表”。
表11-3-4隧道钻孔注浆作业队人员配置及职责分工表
分工
人员
人数(个)
职责
职责
副经理
1
负责注浆施工协调工作
隧道注浆工作
钻孔班长
3
负责钻孔施工实施
隧道注浆工作
注浆班组组长
3
负责注浆施工实施
隧道注浆工作
技术负责人
1
负责注浆施工方案制定
隧道注浆工作
技术人员
2
负责注浆施工技术指导
隧道注浆工作
试验工程师
2
负责注浆施工浆液配置
隧道注浆工作
质检工程师
1
负责注浆施工质量控制
隧道注浆工作
司钻工
12
负责注浆施工钻孔作业
隧道注浆工作
技工
15
负责注浆施工作业
隧道注浆工作
合计
40

3.4.3）注浆进度安排
注浆进度计划：全断面帷幕注浆（注浆段长30m，开挖22m）60天/循环，顶水注浆5天/循环。全断面帷幕注浆进度计划安排见表11-3-5“全断面帷幕注浆进度计划安排表”。
表11-3-5全断面帷幕注浆进度计划安排表
工序名称
工期(d)
备 注
施工准备、止浆墙施工
5
各工序平行作业。
测量放线、标定孔位
1
钻机、注浆台车就位
1
钻孔注浆施工
20

注浆效果检查
3

合计
30
30

3.5）主要技术措施
(1)钻孔过程中，如遇到钻出水量明显增加时，则停止钻进，尽量减少钻注施工过程中水量排出，安设注浆管注浆。
(2)注浆前先进行注浆现场试验，注浆参数通过现场试验在实际施工中根据具体情况及时调整，以获得较好的注浆加固效果。
(3)配制浆液严格按照制浆要求按顺序投料，不得随意增减数量；水泥在倒入搅拌桶前捡去其中的水泥纸及包装线，要在倒入口安装一用滤网加工的过滤筛。
(4)水泥浆搅拌好放入储浆桶后，在吸浆过程中不停搅动，防止浆液离析，影响配比参数。
(5)注浆泵吸浆头用纱网包裹，并间隔一定时间提起吸浆头晃动，防止浆液堵塞吸浆头。
(6)注浆管路连接完毕后，先压水检查注浆管路的密闭性，各种连接连接牢固，防止高压下脱开伤人。
(7)注浆开始时，先打开进浆阀，再关闭泄浆阀，注浆结束时，先打开泄浆阀，再关闭进浆阀，待泄压后拆卸注浆管路。
(8)注浆过程中遇到突然停电时，要立即用高压水冲洗净管内的浆液，与洞外联系后如停电时间较长时，注浆管全部拆下冲洗，注浆泵也要拆洗，将搅拌机中浆液放入储浆桶后清洗搅拌机。
(9)注浆过程中，若地层吸浆量很大，注浆压力长时间不上升，可通过调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间以达到控域注浆目的。
(10)注浆过程中，如注浆压力突然上升，立即停止注浆工作，打开泄浆阀泄压，查明原因后再决定该孔是否继续注浆，如系管路堵塞，清除故障后继续注浆，如管路未堵塞，接管注浆时仍旧出现压力突然上升，可结束该孔注浆。
(11)注浆过程中，如发生串浆现象，可关闭该串浆孔继续注浆，但若发生频繁时，应加大钻孔与在注浆孔的间隔或同钻同注，减少串浆现象。
(12)注浆过程中，如跑、漏浆现象严重时，可通过间歇注浆或通过调整浆液配比缩短凝胶时间的方法进行封堵，但若无效时，可暂停该孔注浆。
(13)注浆过程中，要保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。
(14)严格按照设计注浆段长进行分段注浆，不得任意延长分段长度，必要时可进行重复注浆，以确保注浆质量。严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业。当未达到注浆结束标准时，进行补孔注浆。
(15)施工中应做好排水准备工作，以防止施工中大量涌水形成危害；准备好抢险材料，做好抢险准备工作。